Mangan (element chimic): proprietăți, aplicare, denumire, stare de oxidare, fapte interesante

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 05:39

Unul dintre cele mai importante metale pentru metalurgie este manganul. În plus, este în general un element destul de neobișnuit cu care sunt asociate fapte interesante. Important pentru organismele vii, necesar în producerea multor aliaje, substanțe chimice. Manganul este un element chimic, a cărui fotografie poate fi văzută mai jos. Proprietățile și caracteristicile sale sunt pe care le vom lua în considerare în acest articol.

Caracteristică a unui element chimic

Dacă vorbim despre mangan ca element al sistemului periodic, atunci în primul rând ar trebui să îi caracterizăm poziția în el.

1. Situat în a patra perioadă majoră, al șaptelea grup, subgrup secundar.
2. Număr ordinal - 25. Manganul este un element chimic, a cărui sarcină a nucleelor atomilor este +25. Numărul de electroni este același, neutroni - 30.
3. Valoarea masei atomice este 54.938.
4. Desemnarea elementului chimic mangan - Mn.
5. Nume latin - mangan.

Situat între crom și fier, ceea ce explică asemănarea cu acestea în ceea ce privește caracteristicile fizice și chimice.

Mangan - element chimic: metal de tranziție

Dacă luăm în considerare configurația electronică a unui atom redus, atunci formula acestuia va arăta astfel: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Devine evident că elementul pe care îl luăm în considerare este un metal de tranziție din familia d. Cinci electroni de pe subnivelul 3d indică stabilitatea atomului, care se manifestă în proprietățile sale chimice.

Ca metal, manganul este un agent reducător, dar majoritatea compușilor săi sunt capabili să prezinte abilități de oxidare destul de puternice. Acest lucru se datorează diferitelor stări de oxidare și valențe pe care le are acest element. Aceasta este particularitatea tuturor metalelor din această familie.

Astfel, manganul este un element chimic care se află printre alți atomi și are propriile sale caracteristici speciale. Să luăm în considerare mai detaliat care sunt aceste proprietăți.

Manganul este un element chimic. Stare de oxidare

Am dat deja formula electronică a atomului. Potrivit ei, acest element este capabil să prezinte mai multe stări de oxidare pozitive. Acesta este:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valența unui atom este IV. Cei mai stabili sunt acei compuși în care manganul are valorile +2, +4, +6. Cel mai în alt grad de oxidare permite compușilor să acționeze ca cei mai puternici agenți de oxidare. De exemplu: KMnO₄, Mn₂O₇.

Compușii cu +2 sunt agenți reducători, hidroxidul de mangan (II) are proprietăți amfotere, cu predominanța celor bazice. Stările intermediare de oxidare formează compuși amfoteri.

Istoricul descoperirilor

Manganul este un element chimic care nu a fost descoperit imediat, ci treptat și de către diferiți oameni de știință. Cu toate acestea, compușii săi au fost folosiți de oameni din cele mai vechi timpuri. Oxidul de mangan (IV) a fost folosit pentru topirea sticlei. Un italian a declarat că adăugarea acestui compus în producția chimică a ochelarilor le transformă în violet. Împreună cu aceasta, aceeași substanță ajută la eliminarea ceață din paharele colorate.

Mai târziu, în Austria, omul de știință Kaim a reușit să obțină o bucată de mangan metalic prin expunerea pirolizitului (oxid de mangan (IV)), potasiului și cărbunelui la temperaturi ridicate. Totuși, această probă avea multe impurități, pe care nu le-a putut elimina, așa că descoperirea nu a avut loc.

Chiar mai târziu, un alt om de știință a sintetizat și un amestec în care o proporție semnificativă era metal pur. Era Bergman, cel care descoperise anterior elementul nichel. Cu toate acestea, el nu era destinat să termine treaba.

Manganul este un element chimic, care a fost obținut și izolat pentru prima dată sub formă de substanță simplă de către Karl Scheele în 1774. Totuși, a făcut acest lucru împreună cu I. Gan, care a finalizat procesul de topire a unei bucăți de metal. Dar nici măcar ei nu au reușit să-l scape complet de impurități și să obțină un randament de produs de 100%.

Cu toate acestea, această dată a devenitdescoperirea acestui atom. Aceiași oameni de știință au încercat să dea un nume ca și descoperitorii. Au ales termenul de manganez. Cu toate acestea, după descoperirea magneziului, a început confuzia, iar numele de mangan a fost schimbat în cel modern (H. David, 1908).

Deoarece manganul este un element chimic ale cărui proprietăți sunt foarte valoroase pentru multe procese metalurgice, de-a lungul timpului a devenit necesară găsirea unei modalități de a-l obține în cea mai pură formă. Această problemă a fost rezolvată de oamenii de știință din întreaga lume, dar a reușit să fie rezolvată abia în 1919 datorită lucrării lui R. Agladze, un chimist sovietic. El a găsit o metodă prin care este posibil să se obțină metal pur cu un conținut de substanță de 99,98% din sulfați și cloruri de mangan prin electroliză. Acum această metodă este aplicată în toată lumea.

A fi în natură

Manganul este un element chimic, o fotografie a unei substanțe simple a căruia poate fi văzută mai jos. În natură, există mulți izotopi ai acestui atom, numărul de neutroni în care variază foarte mult. Astfel, numerele de masă variază de la 44 la 69. Cu toate acestea, singurul izotop stabil este elementul cu valoarea ⁵⁵Mn, toate celel alte au fie un timp de înjumătățire neglijabil, fie există în cantități prea mici.

Deoarece manganul este un element chimic a cărui stare de oxidare este foarte diferită, formează și mulți compuși în natură. În forma sa pură, acest element nu apare deloc. În minerale și minereuri, vecinul său constant este fierul. În total, mai multe dintre cele mai importante roci, care includ mangan, pot fi identificate.

1. Piroluzită. Formula compusă: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelan, moleculă de MnO2mMnOnH2O.
3. Manganit, formula MnOOH.
4. Brownite este mai rar decât restul. Formula Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formula MnMn₂O_4.
6. Rhodonit Mn₂(SiO₃)₂.
7. Minereuri de carbon de mangan.
8. Spar sau rodocrosit de zmeură - MnCO₃.
9. purpurit - Mn₃PO₄.

Pe lângă aceasta, mai puteți desemna câteva minerale, care includ și elementul în cauză. Acesta este:

• calcit;
• siderita;
• minerale argiloase;
• calcedonie;
• opal;
• compuși nisip-lâmoși.

Pe lângă roci și roci sedimentare, minerale, manganul este un element chimic care face parte din următoarele obiecte:

1. Organisme vegetale. Cei mai mari acumulatori ai acestui element sunt: castanul de apă, lintia de rață, diatomeele.
2. Ciuperci ruginite.
3. Unele tipuri de bacterii.
4. Următoarele animale: furnici roșii, crustacee, moluște.
5. Oameni - necesarul zilnic este de aproximativ 3-5 mg.
6. Apele oceanelor conțin 0,3% din acest element.
7. Conținut total în scoarța terestră 0,1% din masă.

În general, este al 14-lea element cel mai abundent dintre toate pe planeta noastră. Dintre metalele grele, este al doilea dupăfier de călcat.

Proprietăți fizice

Din punct de vedere al proprietăților manganului, ca substanță simplă, se pot distinge pentru acesta câteva caracteristici fizice de bază.

1. Sub formă de substanță simplă, este un metal destul de solid (pe scara Mohs, indicatorul este 4). Culoare - alb-argintiu, acoperit cu o peliculă protectoare de oxid în aer, strălucitor în tăietură.
2. Punctul de topire este 1246⁰C.
3. Se fierbe - 2061⁰C.
4. Proprietățile conductorului sunt bune, este paramagnetic.
5. Densitatea metalului este de 7,44 g/cm³.
6. Există sub forma a patru modificări polimorfe (α, β, γ, σ), care diferă prin structura și forma rețelei cristaline și prin densitatea de împachetare a atomilor. Punctul lor de topire este, de asemenea, diferit.

Există trei forme principale de mangan utilizate în metalurgie: β, γ, σ. Alfa este mai rar, deoarece este prea fragil în proprietățile sale.

Proprietăți chimice

Din punct de vedere al chimiei, manganul este un element chimic a cărui sarcină ionică variază foarte mult de la +2 la +7. Acest lucru își lasă amprenta asupra activității sale. În formă liberă în aer, manganul reacționează foarte slab cu apa și se dizolvă în acizi diluați. Cu toate acestea, de îndată ce temperatura crește, activitatea metalului crește dramatic.

Deci, el este capabil să interacționeze cu:

• azot;
• carbon;
• halogeni;
• silicon;
• fosfor;
• sulf și alte nemetale.

Când este încălzit fără aer, metalul trece cu ușurință în stare de vapori. În funcție de starea de oxidare pe care o prezintă manganul, compușii săi pot fi atât agenți reducători, cât și agenți oxidanți. Unele prezintă proprietăți amfotere. Deci, principalele sunt caracteristice compușilor în care este +2. Amfoter - +4 și acid și oxidant puternic la cea mai mare valoare +7.

În ciuda faptului că manganul este un metal de tranziție, compușii complecși pentru acesta sunt puțini. Acest lucru se datorează configurației electronice stabile a atomului, deoarece subnivelul său 3d conține 5 electroni.

Metode de obținere

Există trei moduri principale prin care se obține manganul (un element chimic) în industrie. Deoarece numele este citit în latină, am desemnat deja - manganum. Dacă îl traduceți în rusă, atunci va fi „da, chiar clarific, decolorez”. Manganul își datorează numele proprietăților manifeste cunoscute încă din antichitate.

Cu toate acestea, în ciuda faimei, au reușit să-l obțină în forma sa pură pentru a fi folosit abia în 1919. Acest lucru se face prin următoarele metode.

1. Electroliza, randamentul produsului este de 99,98%. În acest fel, manganul este obținut în industria chimică.
2. Silicotermă sau reducerea siliconului. Cu această metodă, siliciul și oxidul de mangan (IV) sunt topiți, rezultând formarea unui metal pur. Randamentul este de aproximativ 68%, deoarece un efect secundar este combinația de mangan cu siliciu pentru a forma siliciu. Themetoda este folosită în industria metalurgică.
3. Metoda aluminotermică - restaurare cu aluminiu. De asemenea, nu dă un randament prea mare de produs, manganul se formează contaminat cu impurități.

Producerea acestui metal este importantă pentru multe procese efectuate în metalurgie. Chiar și un mic adaos de mangan poate afecta foarte mult proprietățile aliajelor. S-a dovedit că multe metale se dizolvă în el, umplându-și rețeaua cristalină.

În ceea ce privește extracția și producția acestui element, Rusia se află pe primul loc în lume. Acest proces se desfășoară și în țări precum:

• China.
• Africa de Sud.
• Kazahstan.
• Georgia.
• Ucraina.

Uz industrial

Manganul este un element chimic, a cărui utilizare este importantă nu numai în metalurgie. dar şi în alte domenii. Pe lângă metalul în forma sa pură, diverși compuși ai acestui atom sunt, de asemenea, de mare importanță. Să le desemnăm pe cele principale.

1. Există mai multe tipuri de aliaje care, datorită manganului, au proprietăți unice. Deci, de exemplu, oțelul Hadfield este atât de puternic și rezistent la uzură încât este folosit pentru topirea pieselor pentru excavatoare, mașini de prelucrare a pietrei, concasoare, mori cu bile și piese blindate.
2. Dioxidul de mangan este un element oxidant obligatoriu al galvanizării, este folosit pentru a crea depolarizatori.
3. Compușii de mangan sunt necesari pentru implementarea organiculuisinteze de diferite substanțe.
4. Permanganatul de potasiu (sau permanganatul de potasiu) este folosit în medicină ca dezinfectant puternic.
5. Acest element face parte din bronz, alamă, își formează propriul aliaj cu cupru, care este folosit pentru a face turbine, palete și alte piese de avioane.

Rol biologic

Necesarul zilnic de mangan pentru o persoană este de 3-5 mg. Deficiența acestui element duce la deprimarea sistemului nervos, tulburări de somn și anxietate, amețeli. Rolul său nu a fost încă studiat pe deplin, dar este clar că, în primul rând, are un impact asupra:

• creștere;
• activitatea gonadelor;
• de lucru hormonal;
• formarea de sânge.

Acest element este prezent în toate plantele, animalele, oamenii, ceea ce demonstrează rolul său biologic important.

Detalii interesante despre articol

Manganul este un element chimic, fapte interesante despre care pot impresiona orice persoană, precum și te pot face să înțelegi cât de important este. Iată cele mai elementare dintre ele, care și-au găsit amprenta în istoria acestui metal.

1. În vremurile dificile ale războiului civil din URSS, unul dintre primele produse de export a fost minereul care conținea o cantitate mare de mangan.
2. Dacă dioxidul de mangan este topit cu hidroxid de potasiu și salpetru, iar apoi produsul este dizolvat în apă, vor începe transformări uimitoare. Soluția va deveni mai întâi verde, apoi culoarea se va schimba în albastru.după - violet. În cele din urmă, va deveni purpurie și un precipitat maro va cădea treptat. Dacă amestecul este agitat, atunci culoarea verde va fi restabilită și totul se va întâmpla din nou. De aceea și-a primit numele permanganatul de potasiu, care se traduce prin „cameleon mineral”.
3. Dacă îngrășămintele care conțin mangan sunt aplicate pe sol, atunci productivitatea plantelor va crește și rata fotosintezei va crește. Grâul de iarnă va forma boabe mai bine.
4. Cel mai mare bloc de rodonit, mineral de mangan, cântărea 47 de tone și a fost găsit în Urali.
5. Există un aliaj ternar numit manganină. Este format din elemente precum cuprul, manganul și nichelul. Unicitatea sa este că are o rezistență electrică mare, care este independentă de temperatură, dar este influențată de presiune.

Desigur, asta nu este tot ce se poate spune despre acest metal. Manganul este un element chimic, fapte interesante despre care sunt destul de diverse. Mai ales dacă vorbim despre proprietățile pe care le conferă diferitelor aliaje.